一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置製造方法

2023-05-27 15:55:26 2

一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，包括卷盤式噴灌機，在卷盤式噴灌機上設置有太陽能板、光照感應器、旋轉機構、驅動電機、減速器、速度感應器等部件，採用太陽能供電的電機驅動，克服了一般噴灌機常用水渦輪驅動能耗較高的缺點；採用太陽能板為蓄電池供電，避免了農田架設供電線路的複雜情況；為太陽能板配備了智能追日系統，確保太陽能板自行旋轉並調整角度，保證太陽能板有較高的光伏發電效率；並在軟管上安裝了速度感應器，通過速度控制閉環控制系統使盤卷車軟管在收管時始終勻速移動，避免了因軟管纏繞分層造成的速度差異，確保水量噴灑均勻分布。解決了現有卷盤式噴灌機能耗高、設備笨重、噴灑水量分布不均勻等缺陷，是一種新型綠色節能環保型智能驅動裝置。
【專利說明】一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於農業灌溉機械裝置與光伏發電的交叉領域，具體涉及一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置。
【背景技術】
[0002]卷盤式噴灌機是一種在我國推廣應用較為廣泛的節水灌溉噴灑裝置，具備了噴灌省水、省力，對土地適用性強以及有利於水土保持等諸多優勢。又因其具備投資低，使用靈活，適用於多種農作物的灌溉，對地面平整度要求不高等諸多特點而廣泛應用於農田。但是市場上常見的卷盤式噴灌機多採用水渦輪驅動，要求管道內有較高的水壓衝擊驅動機構，因而能耗較高。試驗結果表明，採用水力驅動裝置會降低機組的整體噴灑均勻性。同時，大多數農田灌溉區域，缺少電力供應，因而限制了噴灌機的大面積應用。

【發明內容】

[0003]針對上述現有的卷盤式噴灌機存在的缺陷或不足，本發明的目的在於，提供一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，噴灌機在軟管盤卷過程中不受管道分層的影響，勻速實現噴灑過程。
[0004]為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案:
[0005]一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，包括卷盤式噴灌機，該卷盤式噴灌機包括腳支架，腳支架下方有行走輪；腳支架一端有卷盤，卷盤內盤有軟管，卷盤通過鏈條與卷盤減速器連接，卷盤減速器連接有卷盤電機，卷盤電機由蓄電池供電；其特徵在於: [0006]在腳支架上設有一個長方體支座框架，所述的蓄電池、卷盤電機與卷盤減速器位於長方體支座框架的下層；
[0007]在長方體支座框架下方還安裝有速度感應器，用於監測卷盤中的軟管轉動速度，並將速度反饋給速度控制器，速度控制器將當前速度與預設定速度進行對比，自動調整卷盤電機的轉速，通過閉環迴路的實時調控，以保證卷管中的軟管運行速度不變；
[0008]在長方體支座框架的上層固定有減速器、太陽能板驅動電機、旋轉豎杆、蓄電池和電氣控制櫃，其中:
[0009]所述的旋轉豎杆通過頭部的鋼製彎頭固定有太陽能板，在太陽能板上設有光照感應器，旋轉豎杆中部設置有外伸卡槽，在外伸卡槽上固定有和太陽能板相連接的電動伸縮杆；
[0010]所述的電氣控制櫃中裝有過載保護器、速度控制器、定時開關、電流表、電壓表和蓄電池餘量顯示器；其中，所述的過載保護器連接在太陽能板與蓄電池之間，所述的速度控制器連接在速度感應器和卷盤電機之間，所述的定時開關連接在光照感應器的接線線路上。
[0011]本發明的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其技術優勢如下:
[0012]1、根據噴灌技術向低壓低能耗轉變的發展趨勢，選擇採用電機驅動，降低了管道水壓力,減少了水泵配套功率。
[0013]2、根據邊遠地區或田間供電較為困難的實際情況，選擇採用光伏發電技術為機組供電，節能環保，省去了田間複雜供電線路的架設。
[0014]3、根據常見卷盤勻速轉動收管時，由於軟管在卷盤上分層而造成的實際收管速度不均等而造成噴灑不均勻現象，採用基於速度傳感器的閉環控制系統及時調整電機轉速，保證嗔頭在嗔灑周期內始終勾速運動。
[0015]4、根據太陽一日之內方位始終變化，採用太陽能尋蹤技術以保證太陽能電池板始終與太陽連線方向垂直，使光伏發電效率最大化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本光伏發電的卷盤式自走噴灌機正面立體結構示意圖；
[0017]圖2是本光伏發電的卷盤式自走噴灌機側面立體結構示意圖；
[0018]圖3是本光伏發電的卷盤式自走噴灌機電氣控制櫃及其內部結構示意圖；
[0019]圖中的標記分別表示:1、腳支架，2、長方體支座框架，3、太陽能板，4、減速器，5、太陽能板驅動電機，6、旋轉豎杆，7、鋼製彎頭，8、外伸卡槽，9、電動伸縮杆，10、光照感應器，
11、蓄電池，12、過載保護器，13、卷盤電機，14、卷盤減速器，15、卷盤，16、速度感應器，17、速度控制器，18、定時開關，19、電氣控制櫃,20、電流表,21、電壓表,22、蓄電池餘量顯不器。
[0020]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細 描述。
【具體實施方式】
[0021]如圖1-3所示，本實施例給出一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置的具體結構，包括卷盤式噴灌機，該卷盤式噴灌機包括有腳支架1，腳支架I下方有行走輪；腳支架I一端有卷盤15,卷盤15內盤有軟管,卷盤15通過鏈條與卷盤減速器14連接,卷盤減速器14連接有卷盤電機13，卷盤電機13由蓄電池11供電；
[0022]在腳支架I上設有一個長方體支座框架2，所述的蓄電池U、卷盤電機13與卷盤減速器14位於長方體支座框架2的下層；
[0023]在長方體支座框架2下方還安裝有速度感應器16，用於監測卷盤15中的軟管轉動速度，並將速度反饋給速度控制器17，速度控制器17將當前速度與預設定速度進行對比，自動調整卷盤電機13的轉速，通過閉環迴路的實時調控，以保證卷管15中的軟管運行速度不變；通過速度控制器17實現軟管運行速度在0-60cm/min的無級調速。這樣就避免了因軟管在卷盤15上分層引起的速度差異，改善了噴灌機的噴灑效果。
[0024]在長方體支座框架2的上層固定有減速器4、太陽能板驅動電機5、旋轉豎杆6、蓄電池11和電氣控制櫃19，其中:
[0025]所述的旋轉豎杆6通過頭部的鋼製彎頭7固定有太陽能板3，在太陽能板3上設有光照感應器10，旋轉豎杆6中部設置有外伸卡槽8，在外伸卡槽8上固定有和太陽能板3相連接的電動伸縮杆9 ；
[0026]所述的電氣控制櫃19中裝有過載保護器12、速度控制器17、定時開關18、電流表20、電壓表21和蓄電池餘量顯示器22 ;其中，過載保護器12連接在太陽能板3與蓄電池11之間，所述的速度控制器17連接在速度感應器16和卷盤電機13之間，所述的定時開關18連接在光照感應器10的接線線路上。
[0027]長方體支座框架2固定在腳支架I的外伸橫杆上，框架材料選擇角鋼，與腳支架I的連接方式為焊接。長方體支座框架2劃分為2個層面，每個層面通過焊接幾根鋼製檔杆形成支座，用於安放不同功能的器件。
[0028]在長方體支座框架2的上層支座上為螺栓固定的減速器4，減速器4的橫軸與太陽能板驅動電機5相連，縱向軸與旋轉豎杆6下端焊接。旋轉豎杆9上端焊接一個尺寸剛好能卡在太陽能板3背部卡槽內的鋼製彎頭7，該鋼製彎頭7上預留有螺栓孔，鋼製彎頭7通過螺栓孔與太陽能板3螺栓連接。這樣，太陽能板3就通過旋轉豎杆6固定在長方體支座框架2的上層支座上，太陽能板3隨減速器縱軸的旋轉可以完成水平面內360°旋轉。
[0029]在旋轉豎杆6的中部位置焊接一個外伸卡槽8，外伸卡槽8通過螺栓與電動伸縮杆9的末端相連，電動伸縮杆9的另一端頂在太陽能板3的背部卡槽上。這樣，通過電動伸縮杆9的伸長與縮短，太陽能板可以完成垂直面內的旋轉。
[0030]光照感應器10固定在太陽能板3的正面中心位置，光照感應器10的作用是通過相連接的太陽能示蹤主控板接收電壓信號並進行比較處理，自動尋找光照最強的位置並保證與之垂直，太陽能示蹤主控板至少包括有單片機和繼電器，由單片機運算處理並驅動相應的繼電器動作，驅動太陽電動伸縮杆9或者能板驅動電機5正轉或反轉。這樣,就能夠調整太陽能板3始終朝向光照方向，以保證最大的光能轉化效率。
[0031]為防止太陽能板3給蓄電池11充電時過載，在兩者之間增加一個過載保護器12。
[0032]為防止太陽能板3在夜間面對多點光源的無功旋轉，或是滿足太陽能尋蹤的定時段進行，在光照感應器1 0的接線線路上安裝一個定時開關19。
[0033]將過載保護器12，定時開關18，速度控制器17以及其餘線路控制開關整合到一個電氣控制櫃19中，通過螺栓緊固在長方體支座框架2的側壁上。此外，在電氣控制櫃19中，還安置有電流表20、電壓表21與蓄電池餘量顯示器22。
[0034]本實施例中，蓄電池11為兩塊電壓12V的蓄電池，單塊蓄電池儲備容量為120AH，尺寸為 505 X 182 X 212mm，重量為 22kg。
[0035]太陽能板驅動電機5採用24V直流減速電機，電流4.5A，轉速1800轉/min，功率為 65W，轉矩 3.5Nm。
[0036]太陽能板3的規格為1640 X 990 X 40mm，標準測試條件下(AMl.5光譜，1000ff/m2總輻照度，器件25°C )最大功率為250W，峰值電壓29.9V，峰值電流8.36A，短路電流8.81A，開路電壓37.3V，組件效率17.1%。
[0037]減速器4的減速比為1:40。
[0038]在實際運行中，太陽能板3將光能轉化成電能，在過載保護器12的監控下將電能補充給蓄電池11。在灌溉周期內，光照感應器10感受到太陽方位的變化，通過相連接的太陽能示蹤主控板接收電壓信號並進行比較處理，在光熱和光伏發電領域，由於太陽能跟蹤技術已經非常成熟，它至少包括有單片機和繼電器，由單片機運算處理並驅動相應的繼電器動作，使得電動伸縮杆9或者太陽能板驅動電機5進行相應動作(正轉或反轉)，以調整太陽能板3始終確朝向光照方向，保證較高的光伏轉化效率。
[0039]在實際運行中，通過電氣控制櫃19中的速度控制器17設定卷盤15中的軟管的轉動速度 ，卷盤電機13接收信號開始轉動，經卷盤減速器14調速後給卷盤15 —個實際轉動速度，卷盤15斜下方的速度感應器16對卷盤15中的軟管實際轉動速度進行測速，並與設定速度進行對比。當兩者不吻合時，自動調整卷盤電機13的實際運轉速度。這樣，當卷盤15中的軟管開始在卷盤上分層時，卷盤15的轉動速度隨之發生微調，從而保證卷盤15中軟管運行速度的穩定。
【權利要求】
1.一種盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，包括卷盤式噴灌機，該卷盤式噴灌機包括腳支架(I )，腳支架(1)下方有行走輪，腳支架(1) 一端有卷盤(15)，卷盤(15)內盤有軟管，卷盤(15)通過鏈條與卷盤減速器(14)連接,卷盤減速器(14)連接有卷盤電機(13),卷盤電機(13)由蓄電池(11)供電，蓄電池上方的太陽能板(3)為蓄電池充電；其特徵在於: 在腳支架(1)上設有一個長方體支座框架(2)，所述的蓄電池(11)、卷盤電機(13)與卷盤減速器(14)位於長方體支座框架(2)的下層； 在長方體支座框架(2)下方還安裝有速度感應器(16)，用於監測卷盤(15)中的軟管轉動速度，並將速度反饋給速度控制器(17)，速度控制器(17)將當前速度與預設定速度進行對比，自動調整卷盤電機(13)的轉速，通過閉環迴路的實時調控，以保證卷管(15)中的軟管運行速度不變； 在長方體支座框架(2)的上層固定有減速器(4)、太陽能板驅動電機(5)、旋轉豎杆(6)、蓄電池(11)和電氣控制櫃(19)，其中: 所述的旋轉豎杆(6)通過頭部的鋼製彎頭(7)固定有太陽能板(3)，在太陽能板(3)上設有光照感應器(10)，在旋轉豎杆(6)中部設置有外伸卡槽(8)，在外伸卡槽(8)上固定有和太陽能板(3)相連接的電動伸縮杆(9)； 所述的電氣控制櫃(19)中裝有過載保護器(12)、速度控制器(17)、定時開關(18)、電流表(20)、電壓表(21)和蓄電池餘量顯示器(22);其中，所述的過載保護器(12)連接在太陽能板(3)與蓄電池(11)之間，所述的速度控制器(17)連接在速度感應器(16)和卷盤電機(13)之間，所述的定時開關(18)連接在光照感應器(10)的接線線路上。
2.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述減速器(4)通過螺栓固定在長方體支座框架(2)的上層，減速器(4)的橫軸與太陽能板驅動電機`(5)相連，縱向軸與旋轉豎杆(6)下端`焊接；旋轉豎杆(6)上端焊接一個尺寸剛好能卡在太陽能板(3)背部卡槽內的鋼製彎頭(7)，該鋼製彎頭(7)上預留有螺栓孔，鋼製彎頭(7)通過螺栓孔與太陽能板(3)螺栓連接；太陽能板(3)通過旋轉豎杆(6)固定在長方體支座框架(2)的上層，太陽能板(3)隨減速器(4)縱軸的旋轉實現水平面內360°旋轉； 所述的外伸卡槽(8)上通過螺栓與電動伸縮杆(8)的末端相連，電動伸縮杆(9)的另一端頂在太陽能板(3)的背部卡槽上，通過電動伸縮杆(9)的伸長與縮短，太陽能板(3)實現垂直面內的旋轉。
3.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述的太陽能板(3 )的規格為1640 X 990 X 40mm,最大功率為250W，峰值電壓29.9V，峰值電流8.36A，短路電流8.81A，開路電壓37.3V，組件效率17.1%。
4.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述的光照感應器(10)位於太陽能板(3)的正面中心位置，用於根據太陽方位的不同輸出偏差電壓，通過相連接的太陽能示蹤主控板接收電壓信號並進行比較處理，所述的太陽能示蹤主控板至少包括有單片機和繼電器，由單片機運算處理並驅動繼電器動作，驅動太陽能板驅動電機(5)正轉或反轉，以及驅動電動伸縮杆9的伸縮。
5.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述的蓄電池(11)為兩塊電壓12V的蓄電池，單塊蓄電池儲備容量為120AH，尺寸為`505 X 182 X 212mm,重量為 22kg。
6.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述的太陽能板驅動電機(5)採用24V直流減速電機，電流4.5A，轉速1800轉/min，功率為65W，轉矩 3.5Nm。
7.如權利要求1所述的盤卷式自走噴灌機的太陽能驅動裝置，其特徵在於，所述的減速器(4)的減速比 為1:40。
【文檔編號】A01G25/16GK103843647SQ201410036088
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】吳普特, 朱德蘭, 葛茂生, 鞏興輝, 朱金福, 張 林, 張以升, 劉柯南 申請人:西北農林科技大學